CN112598368A - 污水处理在线监管平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理领域，具体是污水处理在线监管平台，包括：污水处理模块，用于对污水处理厂及监测站点实时监测；采集模块，用于采集污水处理模块的各项数据；视频监控模块，用于抓拍实时画面；云数据中心，用于接受采集模块的各类数据；设备状态指标管理模块，用于查看设备状态；设备预警阈值管理模块，用于指定报警规则；数据管理模块，包括实时数据管理、历史数据管理和超标数据管理；数据报表模块，用于将数据管理模块中的数据转换为数据报表；显示模块，可视化展示采集的各类数据；其数据精准、实用性高、信息安全度高，能够将各污水处理厂及监测站点实现连接、统一管理，达到监测、预警和提前决策的效果。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体是指污水处理在线监管平台。
背景技术
在对某一个地区的各污水处理厂及监测站点分布较广，需要进行统一管理从而进行数智化管理，实现从设备状态到设备数据可视化的视觉展示，使用动态地图展示结合动态数据滚动变化呈现各个污水处理厂及监测站点中水质数据的变化趋势，以提供事前告知预警，事中决策指导、事后数据留痕的在线监管平台。
发明内容
基于以上问题，本发明提供了污水处理在线监管平台，其数据精准、实用性高、信息安全度高，能够将各污水处理厂及监测站点实现连接、统一管理，达到监测、预警和提前决策的效果。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
污水处理在线监管平台，包括
污水处理模块，用于对污水处理厂及监测站点实时监测；
采集模块，用于采集污水处理模块的各项数据；
视频监控模块，在进水口和出水口进行部署，在发生水质变化和人员操作时抓拍实时画面；
云数据中心，用于接受采集模块的各类数据；
设备状态指标管理模块，用于管理操作污水处理模块，查看其状态；
设备预警阈值管理模块，将采集模块采集的数据设置预警报警阈值，当该数据超标后自动判断并报警并发送推送信息；
数据管理模块，包括实时数据管理、历史数据管理和超标数据管理；
数据报表模块，用于将数据管理模块中的数据转换为数据报表；
显示模块，可视化展示采集的各类数据。
进一步，所述采集模块预留RestfulAPI接口，支持各种数据的上传及导入。
进一步，所述采集模块将数据上传至云数据中心，所述云数据中心将采集的数据传入设备状态指标管理模块、设备预警阈值管理模块、数据管理模块、数据异常模块和进出水质预警模块进行处理分析。
进一步，所述设备状态指标管理模块用于实时监控所连线的污水处理模块当前状态，监测工作状态以及在线情况，通过颜色进行区分。
进一步，用户通过设备预警阈值管理模块设置报警规则，报警规则包括报警名称、接触方法、报警等级、触发时间、指定推送人和触发报警阈值范围，具体报警阈值包括：
水质异常报警，根据监测点进水口或出水口的水质指标工艺要求，设置水质指标监测的报警阈值，当水质指标低于或高于水质监测的报警阈值，则自动预警；
水流量预警，根据水流量工艺要求，设置水流量监测的报警阈值，当每天水流量低于或高于水流量监测的报警阈值，则自动预警；
液位预警，设置集水池液位的报警阈值，当集水池液位超过集水池液位的报警阈值，则自动预警；
管网压力预警，设置管网压力的报警阈值，当管网压力低于或高于管网压力的报警阈值，则自动预警；
设备状态预警，当污水处理模块状态返回错误或采集模块采集不到数据时，根据预设的报警规则进行预警；
数据异常预警，当采集模块采集的数据出现异常时，自动预警，数据异常包括数据完整性缺失、数据解码失败、数据变化过大；
物联网网关预警，当连续10分钟接收不到物联网网关上传的资料，则自动预警；
安防预警，当污水处理模块被无故移动或打开时，自动预警；
断电预警，当监测站点断电时，自动预警；
当发生预警信息后，根据报警规则预设的指定推送人，自动将不同的预警信息推送给指定推送人，指定推动人人工解除预警状态后，解除预警状态。
进一步，所述数据管理模块将采集模块采集的实时数据进行分类并在现实模块上展示，按数据来源分为进水口数据和出水口数据，按污水处理模块的监测类型分为氨氮数据、总磷数据、总氮数据和pH值数据，用户通过数据管理模块查看历史数据以及设备预警阈值管理模块判断为超标的数据，其中，历史数据按时间、监测站点进行分类。
进一步，所述数据报表模块将采集模块采集的数据转化为图形报表，包含污水处理模块日常运行数据统计和分析统计，按天、月、季度、半年和年预设生产报表和固化报表。
进一步，还包括安全模块和备份模块，所述安全模块包括身份鉴别单元、安全审计单元和通信安全单元。
进一步，所述身份鉴别单元包括设置操作日志、用户密码加密保存、权限划分、数据传输保护和登录密码；所述安全审计单元包括对安全事件进行审计，用户无法中断、删除、修改或覆盖审计记录，审计记录的内容至少包括事件的日期、时间、用户信息、类型、描述和结果；所述通信安全单元包括使用加密数据进行传输。
进一步，所述备份模块采用ECS容灾备份方案或RDS容灾备份方案。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该平台强化污水处理模块的运行监测分析，实现管理顶层监督，建立规范化共建共享项目管理体系，推进数据共享和业务协同，为决策提供及时、准确、可靠的信息依据，提高运营工作的前瞻性和针对性，提前预警污水处理模块运营过程中可预见的问题，以提高污水处理厂及监测站点的运营管理水平及降低污水运营费用为目标，利用多种通信技术实现远程分布式数据采集、运行信息共享、生产数据实时可视化、设备养护自动化管理、***故障实时告警、事故预案智能提示、生产报表自动统计生成等功能；同时将专家经验和计算机技术结合，实现对各个污水处理厂中的进水口水质和出水口水质在线预测预警的目标，利用人工智能和数据挖掘技术实现企业优化控制和精细化管理。
附图说明
图1为本实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
如图1所示，污水处理在线监管平台，主要包括基础设施层、服务支撑层、应用层和用户展示层，其中，基础设施层主要包括：
污水处理模块，用于对污水处理厂及监测站点实时监测，其设备包含元素分析仪、采样***、流量仪、水流仪、压力仪、液位仪和金属离子分析仪等设备。
采集模块，用于采集污水处理模块的各项数据，采集模块预留Restfu lAPI接口，支持各种数据的上传及导入，且具有良好的扩展性，提供外接的接口，用于支持外接数据的上传及导入，支持非结构化数据即搜索引擎数据、社交媒体数据、地理空间数据和音视频数据等等，上传的数据进行整合分析，对分散异构的多数据源实现统一的访问，实时地、智能地将有价值的数据传递给对应的模块进行分析，从而构建数据整合平台，整个平台要实现对分散异构数据源的访问并形成统一的、对分散异构数据源所产生映射的虚拟数据库。
视频监控模块，在进水口和出水口进行部署，在发生水质变化和人员操作时抓拍实时画面。
另外，服务支撑层采用PaaS云平台基础服务，主要包括：
云数据中心，用于接受采集模块的各类数据，将各个污水处理厂及监测站点数据全部接入云数据中心，终端通过调取云数据中心的数据，并下发到各分析模块进行分析。
数据存储采用主流数据库，采用一主一备的架构，应用服务器为云服务器，逻辑上分为前端服务器、后端服务器、数据采集服务器，可配置为集群，利用多个计算机进行计算从而获得高计算速度，也可使用多个计算机做备份防止单机故障，网络层可配套使用阿里云网络安全服务、安全漏洞扫描服务，防止DDOS攻击等入侵行为。
另外，应用层主要包括：
设备状态指标管理模块，用于实时监控所连线的污水处理模块当前状态，监测工作状态以及在线情况，通过颜色进行区分，绿色为正常状态，红色为运行状态负载、蓝色为运行状态过低。
设备预警阈值管理模块，用户通过设备预警阈值管理模块设置报警规则，报警规则包括报警名称、接触方法、报警等级、触发时间、指定推送人和触发报警阈值范围，具体报警阈值包括：
水质异常报警，根据监测点进水口或出水口的水质指标工艺要求(如COD、NH3、TP)，设置水质指标监测的报警阈值，当水质指标低于或高于水质监测的报警阈值，则自动预警；
水流量预警，根据各个污水处理厂及监测站点的水流量工艺要求，设置水流量监测的报警阈值，当每天水流量低于或高于水流量监测的报警阈值，则自动预警，该水流量监测的报警阈值可以为固定值，也可以为动态的值，根据前一个月、日平均值设定动态的值；
液位预警，设置集水池液位的报警阈值，当集水池液位超过集水池液位的报警阈值，则自动预警；
管网压力预警，设置管网压力的报警阈值，当管网压力低于或高于管网压力的报警阈值，则自动预警；
设备状态预警，当污水处理模块状态返回错误或采集模块采集不到数据时，根据预设的报警规则进行预警，以app消息的形式发送给指定推送人；
数据异常预警，当采集模块采集的数据出现异常时，自动预警，数据异常包括数据完整性缺失、数据解码失败、数据变化过大，不同的设备有不同的数据异常体现，通过设备预警阈值管理模块查看异常数据的详情可以了解对应的问题；
物联网网关预警，当连续10分钟接收不到物联网网关上传的资料，则自动预警；
安防预警，当污水处理模块被无故移动或打开时，自动预警，且通过视频监控模块对现场画面进行拍摄；
断电预警，当监测站点断电时，自动预警；
当发生预警信息后，根据报警规则预设的指定推送人，自动将不同的预警信息推送给指定推送人，指定推动人人工解除预警状态后，解除预警状态。
数据管理模块，包括实时数据管理、历史数据管理和超标数据管理，其中实时数据管理中，是将采集模块实时采集的数据通过显示模块进行集中展示，将数据进行分类，如按数据来源分为进水口数据和出水口数据，按污水处理模块的监测类型分为氨氮数据、总磷数据、总氮数据和pH值数据，实时数据管理可以直接看出各个污水处理厂及监测站点所采集的实时数据，并可以看出该数据是上升、下降或无变化；
另外，历史数据是采集模块已经采集的数据通过显示模块进行展示，可以按时间或污水处理厂进行查询；
另外，超标数据管理是将设备预警阈值管理模块分析的超标数据进行展示。
数据报表模块，将采集模块采集的数据转化为图形报表，包含污水处理模块日常运行数据统计和分析统计，按天、月、季度、半年和年预设生产报表和固化报表；
另外，用户展示层包括：
显示模块，可视化展示采集的各类数据，本实施例采用管理员驾驶舱，管理员驾驶舱主要是为管理部门调度中心提供一体化的大屏展现解决方案，通过数据采集、分析、治理、管理和数据挖掘内在的一系列复杂处理过程，然后由设计师设计成立体、二维、动态、实时且可以交互的表现形式，最后利用建模方法，处理大规模数据的体系架构、交互技术、放大缩小等方法做出呈现，实现图像接入、综合管理平台等可视化方式展现，包含整体数据、水质监测数据、水质达标情况、设备运行汇总、报警情况汇总、市GIS地图及污水处理厂分布、汇总各污水处理厂进出水量信息。
还包括智能手机客户端，为了方便管理人员及运行维护人员工作而开发的，其主要功能包括：
有pc端的所有业务功能，同时在***检测到有异常的情况将会通过向智能手机客户端推送消息提醒和短信提醒；
以图标、表格、图形等丰多样的形式实时展示各设备的运行状况、污染物排放浓度、流量、排放量等信息，以及污染物排放的发展趋势与动态；
用户在工作中，遇到生产故障或者安全隐患时，可以通过智能手机客户端随时随地向调试中心提交反馈。
除基础设施层、服务支撑层、应用层和用户展示层外，还包括安全模块、备份模块，其中，安全模块是该平台在使用过程中，需将各种数据传送给相关的用户、软件以及各种设备，在这个过程中易造成关键技术信息的泄露，特别是大量未授权用户使用大数据信息，为确保***访问的安全性，必须要对用户身份的真实性进行有效鉴别，需要采用高可靠性、高强度的认证机制，具体包括身份鉴别单元、安全审计单元和通信安全单元，求中身份鉴别单元包括：
设置操作日志，该平台需要有操作日志，能够进行分级追踪和回溯的能力；
用户密码加密保存，该平台支持对关键的用户信息(如用户密码等)以加密形式保存，另外支持对重要的业务数据在发送到网络之前进行加密的机制；
权限划分，该平台运行期间，有严密的权限划分控制策略；
数据传输保护，该平台支持信息传输保护措施；
登录密码，该平台提供专用的登录控制模块对登录用户进行身份标识和鉴别，应对同一用户采用两种或两种以上组合的鉴别技术实现用户身份鉴别。
另外，安全审计单元对安全事件进行审计，用户无法中断、删除、修改或覆盖审计记录，审计记录的内容至少包括事件的日期、时间、用户信息、类型、描述和结果。
另外，通信安全单元包括两方面，其一是该平台在通信过程中，使用加密数据保障通讯的完整性，放置数据篡改，其二是数据完整性问题，在采集模块采集数据并传输的过程中，易遭到未授权的增加和删除等操作，提供权限，限制用户对该数据进行修改或删除。
本实施例中，所述备份模块采用ECS容灾备份方案或RDS容灾备份方案，其中ECS容灾备份方案包括：
(1)快照备份
可使用快照进行***盘、数据盘的备份，商业IAAS企业提供快照服务，可灵活设置快照额度、自动任务策略，并进一步降低了对业务I/O的影响，使用快照进行备份时，第一次备份为全量备份，后续为增量备份，备份所需时间与待备份数据量有关。
(2)快照回滚
当该平台出现问题，需要将一块磁盘的数据回滚到之前的某一时刻，可以通过快照回滚实现，前提是该磁盘已经创建了快照；
快照回滚磁盘是不可逆操作，一旦回滚完成，原有的数据将无法恢复；
快照回滚磁盘后，从所使用的快照的创建日期到当前时间这段时间内的数据都会丢失。
(3)镜像备份
镜像文件相当于副本文件，该副本文件包含了一个或多个磁盘中的所有数据，该磁盘可以是单个***盘，也可以是***盘加数据盘的组合，使用镜像备份时，均是全量备份，且只能手动触发。
(4)镜像恢复
支持使用快照创建自定义镜像，将快照的操作***、数据环境信息完整的包含在镜像中，然后使用自定义镜像创建多台具有相同操作***和数据环境信息的实例。
RDS容灾备份方案包括：
支持自动备份和手动备份，可以设置自动备份的周期，还可以根据自身业务特点随时发起备份，默认支持按备份集和指定时间点进行数据恢复，在大多数场景下，可以将7天内任意一个时间点的数据恢复到临时实例或克隆实例上，数据验证无误后即可将数据迁回主实例，从而完成数据回溯。
采用一主一备的双机热备架构，主节点故障时，主备节点秒级完成切换，整个切换过程对应用透明；备节点故障时，会自动新建备节点以保障高可用。
单可用区实例，主备节点位于同一个可用区，主备节点位于两台不同的物理服务器上，可用区内的机柜、空调、电路、网络都有冗余，保障高可用性。
多可用区实例，主备节点位于同一地域的不同可用区，提供跨可用区的容灾能力。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.污水处理在线监管平台，其特征在于：包括
污水处理模块，用于对污水处理厂及监测站点实时监测；
采集模块，用于采集污水处理模块的各项数据；
视频监控模块，在进水口和出水口进行部署，在发生水质变化和人员操作时抓拍实时画面；
云数据中心，用于接受采集模块的各类数据；
设备状态指标管理模块，用于管理操作污水处理模块，查看其状态；
设备预警阈值管理模块，将采集模块采集的数据设置预警报警阈值，当该数据超标后自动判断并报警并发送推送信息；
数据管理模块，包括实时数据管理、历史数据管理和超标数据管理；
数据报表模块，用于将数据管理模块中的数据转换为数据报表；
显示模块，可视化展示采集的各类数据。
2.根据权利要求1所述的污水处理在线监管平台，其特征在于：所述采集模块预留RestfulAPI接口，支持各种数据的上传及导入。
3.根据权利要求1所述的污水处理在线监管平台，其特征在于：所述采集模块将数据上传至云数据中心，所述云数据中心将采集的数据传入设备状态指标管理模块、设备预警阈值管理模块、数据管理模块、数据异常模块和进出水质预警模块进行处理分析。
4.根据权利要求1所述的污水处理在线监管平台，其特征在于：所述设备状态指标管理模块用于实时监控所连线的污水处理模块当前状态，监测工作状态以及在线情况，通过颜色进行区分。
5.根据权利要求1所述的污水处理在线监管平台，其特征在于：用户通过设备预警阈值管理模块设置报警规则，报警规则包括报警名称、接触方法、报警等级、触发时间、指定推送人和触发报警阈值范围，具体报警阈值包括：
水质异常报警，根据监测点进水口或出水口的水质指标工艺要求，设置水质指标监测的报警阈值，当水质指标低于或高于水质监测的报警阈值，则自动预警；
水流量预警，根据水流量工艺要求，设置水流量监测的报警阈值，当每天水流量低于或高于水流量监测的报警阈值，则自动预警；
液位预警，设置集水池液位的报警阈值，当集水池液位超过集水池液位的报警阈值，则自动预警；
管网压力预警，设置管网压力的报警阈值，当管网压力低于或高于管网压力的报警阈值，则自动预警；
设备状态预警，当污水处理模块状态返回错误或采集模块采集不到数据时，根据预设的报警规则进行预警；
数据异常预警，当采集模块采集的数据出现异常时，自动预警，数据异常包括数据完整性缺失、数据解码失败、数据变化过大；
物联网网关预警，当连续10分钟接收不到物联网网关上传的资料，则自动预警；
安防预警，当污水处理模块被无故移动或打开时，自动预警；
断电预警，当监测站点断电时，自动预警；
当发生预警信息后，根据报警规则预设的指定推送人，自动将不同的预警信息推送给指定推送人，指定推动人人工解除预警状态后，解除预警状态。
6.根据权利要求1所述的污水处理在线监管平台，其特征在于：所述数据管理模块将采集模块采集的实时数据进行分类并在现实模块上展示，按数据来源分为进水口数据和出水口数据，按污水处理模块的监测类型分为氨氮数据、总磷数据、总氮数据和pH值数据，用户通过数据管理模块查看历史数据以及设备预警阈值管理模块判断为超标的数据，其中，历史数据按时间、监测站点进行分类。
7.根据权利要求1所述的污水处理在线监管平台，其特征在于：所述数据报表模块将采集模块采集的数据转化为图形报表，包含污水处理模块日常运行数据统计和分析统计，按天、月、季度、半年和年预设生产报表和固化报表。
8.根据权利要求1所述的污水处理在线监管平台，其特征在于：还包括安全模块和备份模块，所述安全模块包括身份鉴别单元、安全审计单元和通信安全单元。
9.根据权利要求8所述的污水处理在线监管平台，其特征在于：所述身份鉴别单元包括设置操作日志、用户密码加密保存、权限划分、数据传输保护和登录密码；所述安全审计单元包括对安全事件进行审计，用户无法中断、删除、修改或覆盖审计记录，审计记录的内容至少包括事件的日期、时间、用户信息、类型、描述和结果；所述通信安全单元包括使用加密数据进行传输。
10.根据权利要求8所述的污水处理在线监管平台，其特征在于：所述备份模块采用ECS容灾备份方案或RDS容灾备份方案。
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